Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside sang dạng aglycone

Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao hiệu
suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng
glycoside sang dạng aglycone
Nguyễn Thị Việt Hà
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn Thạc sĩ ngành: Sinh học thực nghiệm; Mã số: 60 42 30
Người hướng dẫn: TS. Trương Hương Lan
Năm bảo vệ: 2012
Abstract: Nghiên cứu nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng
glycoside sang dạng aglucone bằng quá trình thủy phân -glucosidase thương mại.
Nghiên cứusữa đậu tương với chế phẩm enzyme nâng cao hiệu suất chuyển hóa
isoflavone đậu tương từ dạng glycoside sang dạng aglucone bằng quá trình lên men
sữa đậu tương với chủng vi khuẩn Bacillus subtilis LH10.
Keywords: Sinh học thực nghiệm; Cây đậu tương; Hiệu suất chuyển hóa; Isoflavone;
Glycoside; Aglucone
Content
ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Tính cấp thiết của luận văn:
Từ nhiều thế kỷ nay, đậu tương đã trở thành cây trồng chiếm vị trí quan trọng trong đời
sống của con người như một nguồn thực phẩm. Các sản phẩm từ đậu tương đã và đang được
sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới với diện tích canh tác và sản lượng đậu tương hàng năm
liên tục tăng.
Nhiều nghiên cứu cho thấy đậu tương tốt cho sức khỏe con người nhờ có chứa thành
phần isoflavone. Một số hoạt tính sinh lý của isoflavone đã được tìm thấy liên quan đến sự
điều chỉnh hormone như cải thiện các hội chứng tiền mãn kinh và tăng mật độ xương ở phụ
nữ mãn kinh. Isoflavone cũng làm giảm các nguy cơ mắc các bệnh tim mạch mãn tính ở
người bằng cách làm giảm nồng độ LDL-cholesterol huyết thanh nhờ hoạt tính chống oxi hóa
của chúng. Ngoài ra, trong những nghiên cứu về ung thư, các isoflavone được tìm thấy có khả
năng làm giảm tỷ lệ tử vong do ung thư vú và hữu ích trong điều trị ung thư tiền liệt tuyến.
Hàm lượng isoflavone trong đậu tương nằm trong khoảng từ 50 – 3,000µg/g và tồn tại
ở hai dạng chính là glycoside và aglucone. Dạng glycoside được cho là hấp thụ hạn chế trong

hệ tiêu hóa người do có trọng lượng phân tử lớn nhưng lại chiếm tới trên 90% isoflavone tổng
số. Trong khi đó, dạng aglucone được hấp thụ nhanh hơn với hàm lượng lớn hơn so với dạng
glycoside tương ứng nhưng chỉ chiếm nồng độ rất thấp (từ 1 – 5% isoflavone tổng số). Mặc
dù, các isoflavone dạng glycoside cũng được thủy phân một phần thành aglucone bởi nước
bọt và sau đó bởi vi sinh vật đường ruột nhưng hiệu suất chuyển hóa thấp, phụ thuộc lớn vào
tình trạng sức khỏe, chế độ ăn, giới tính,…. Trong khi đó, nhiều nghiên cứu cũng đã chỉ ra
rằng sự chuyển hóa isoflavone dạng glycoside sang aglucone được thực hiện nhờ quá trình


nảy mầm đậu tương, thủy phân bằng enzyme thương mại và quá trình lên men với vi sinh vật.
Enzyme -glucosidase được coi là enzyme chìa khóa, chịu trách nhiệm cho quá trình chuyển
hóa isoflavone từ dạng glycoside sang aglucone. Chính vì vậy, nâng cao hàm lượng
isoflavone dạng aglucone trong các sản phẩm từ đậu tương đang trở thành một hướng nghiên
cứu mới thu hút nhiều sự quan tâm của ngành công nghiệp thực phẩm.
2. Mục đích nghiên cứu và nhiệm vụ của đề tài
Mục đích của luận văn: tạo ra các giải pháp nâng cao hàm lượng isoflavone dạng
aglucone có hoạt tính sinh học cao trong sữa đậu tương. Sau đó, sữa đậu tương giàu
isoflavone dạng aglucone sẽ được sấy phun tạo thành dạng bột làm nguyên liệu cho sản xuất
thực phẩm chức năng giàu isoflavone có tác dụng giảm nồng độ cholesterol trong máu, cải
thiện sắc đẹp và sức khỏe cho phụ nữ đặc biệt phụ nữ ở thời kỳ mãn kinh,
NỘI DUNG:
1. Nghiên cứu nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside sang
dạng aglucone bằng quá trình thủy phân sữa đậu tương với chế phẩm enzyme -glucosidase
thương mại.
2. Nghiên cứu nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside sang
dạng aglucone bằng quá trình lên men sữa đậu tương với chủng vi khuẩn Bacillus subtilis
LH10.
3. Những đóng góp mới của luận văn
- Đã đưa ra được giải pháp nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glucoside sang
dạng aglucone trong sữa đậu tương bằng phương pháp thủy phân với chế phẩm enzyme

thương mại với các thông số công nghệ tối ưu cho nguyên liệu đậu tương Việt Nam. Dịch sữa
đậu tương được thủy phân trực tiếp với Sumizyme FP có hàm lượng cao của isoflavone dạng
aglucone và protein.
- Đã nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside sang aglucone
bằng phương pháp lên men với chủng vi khuẩn Bacillus subtilis LH10. Khác với các nghiên
cứu trước, quá trình lên men đậu tương với Bacillus hầu hết đều được tiến hành theo phương
pháp lên men bề mặt với cơ chất đậu tương ở dạng rắn. Còn trong các nghiên cứu lên men sữa
đậu tương thì chỉ có các chủng vi sinh vật sinh axit lactic như Lactobacillus, bifidobacterium
được sử dụng. Đây là luận văn đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu quá trình lên men sữa đậu
tương với Bacillus subtilis theo phương pháp lên men chìm với các ưu điểm như dễ dàng
kiểm soát các yếu tố công nghệ và sản phẩm lên men và sản phẩm không tạo ra vị chua.
Cả hai giải pháp đều đạt được hiệu suất chuyển hóa isoflavone cao. Tuy nhiên, phụ
thuộc vào điều kiện thiết bị và mục đích sản xuất, chúng ta có thể lựa chọn một trong hai giải
pháp này.
4. Bố cục của luận văn
Luận văn dày 90 trang được bố cục như sau: Mở đầu 2 trang, tổng quan 30 trang,
nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 9 trang, kết quả và thảo luận 25 trang, kết luận 1
trang. Có 19 hình, 21 bảng, 78 tài liệu tham khảo và 4 phụ lục.
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đậu tương
1.1.1. Nguồn gốc và sản lượng
1.1.2. Thành phần và giá trị dinh dưỡng
1.2. Isoflavone trong đậu tương
1.2.1. Cấu trúc
1.2.2. Hàm lượng isoflavone trong các thực phẩm từ đậu tương
1.2.3. Quá trình trao đổi chất và hấp thụ của isoflavone ở người
1.2.4. Lợi ích của isoflavone đối với sức khỏe
1.2.5. Tính an toàn của isoflavone đậu tương
1.3. Sự chuyển hóa isoflavone từ glycoside sang aglucone trong đậu tương

2


1.3.1. Sự chuyển hóa isoflavone bằng kiềm và axit
1.3.2. Sự chuyển hóa isoflavone bằng bằng enzyme  – glucosidase
1.4. Vi khuẩn Bacillus subtilis
1.4.1. Nguồn gốc và phân loại
1.4.4. Ứng dụng của vi khuẩn Bacillus subtilis trong lên men đậu tương
1.5. Một số thực phẩm giàu isoflavone trên thị trường thế giới và Việt Nam
CHƢƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP
2.1. Nguyên liệu
- Đậu tương giống ĐT84 do Viện Khoa học Nông nghiệp cung cấp.
- Chế phẩm Enzyme Lactozym (công ty Novo Nordisk, Đan Mạch), Novozyme 188
(công ty Novozymes, Đan Mạch) và Sumizyme FP (công ty Shin-nihon Kagaku, Nhật Bản).
- Chủng vi khuẩn Bacillus subtilis LH10 phân lập từ sản phẩm natto vùng Nagoya
(Nhật Bản).
- Các hóa chất phân tích sử dụng của Merck (Đức), Sigma (Mỹ), BDH (Anh) và A.R
(Trung Quốc).
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Các phương pháp công nghệ: Phương pháp chuẩn bị sữa đậu tương, phương pháp thủy
phân sữa đậu tương bằng chế phẩm enzyme thương mại, phương pháp lên men sữa đậu tương
- Phương pháp xác định số lượng tế bào vi khuẩn
- Các phương pháp phân tích lý hóa: Phương pháp đo pH, xác định nồng độ chất khô, xác
định hàm lượng protein, xác định hàm lượng lipid, xác định hàm lượng carbohydrate, xác
định hàm lượng isoflavone bằng sắc kí lỏng cao áp (HPLC), xác định hoạt tính enzyme glucosidase, xác định hiệu suất chuyển hóa isoflavone.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone trong đậu tƣơng từ
dạng glycoside sang dạng aglucone bằng chế phẩm enzyme
3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn chế phẩm enzyme thích hợp
Sử dụng ba chế phẩm enzyme rất phổ biến trong công nghiệp thực phẩm là enzyme

Novozyme 188 có hoạt tính -glucosidase , enzyme Sumizyme FP có hoạt tính -glucosidase
và protease, enzyme Lactozym có hoạt tính -galactosidase để nâng cao hiệu suất chuyển hóa
isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglucone trong dịch sữa đậu tương. Kết quả phân tích
cho thấy hàm lượng isoflavone tổng số trong mỗi mẫu dịch sữa đậu tương thủy phân không
khác nhau nhiều. Tuy nhiên, hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng
aglucone thay đổi giữa các mẫu xử lý enzyme khác nhau. Trong đó, chế phẩm enzyme
Sumizyme FP có khả năng chuyển hoá isoflavone cao nhất đạt 78,51%. Do vậy, chúng tôi lựa
chọn enzyme Sumizyme FP để nâng cao hàm lượng aglucone của sữa đậu tương trong những
nghiên cứu tiếp theo.
3.1.2. Nghiên cứu xác định các điều kiện tối ưu của enzyme Sumizyme FP thủy phân sữa
đậu tương
3.1.2.1. Xác định nồng độ tối ưu của enzyme Sumizyme FP
Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme Sumizyme FP đến sự chuyển hoá isoflavone
Nồng
độ Hàm lƣợng aglucone (mg/100g)
enzyme (%) Daidzein
Genistein
0

0,62

1,06

0,5

4,56

6,33

1,0

7,84

8,27

3


1,5

7,88

8,51

2,0

7,63

8,18

Kết quả ở bảng 3.2 cho thấy mặc dù nồng độ daidzein và genistein đạt được cao nhất ở
nồng độ enzyme 1,5% theo trọng lượng (là 7,88 mg/100g và 8,51 mg/100g tương ứng), nhưng
giá trị aglucone này không khác nhau nhiều so với nồng độ enzyme 1,0% (là 7,84 mg/100g và
8,27 mg/100g tương ứng). Tiếp tục tăng nồng độ enzyme lên 2,0% thì hàm lượng các
aglucone lại giảm xuống. Do vậy, chúng tôi lựa chọn nồng độ chế phẩm Sumizyme FP sử
dụng là 1,0% để quá trình thủy phân sữa đậu tương đạt được hiệu suất chuyển hoá isoflavone
cao.
3.1.2.2. Xác định pH tối ưu của chế phẩm enzyme Sumizyme FP
Các giá trị pH từ 3,5 – 7,0 được khảo sát để xác định khả năng chuyển hoá tối ưu
isoflavone từ dạng glucoside sang dạng aglucone trong dịch sữa đậu tương bằng chế phẩm

enzyme Sumizyme FP. Kết quả phân tích hàm lượng isoflavone trong sữa đậu tương cho thấy
sự chuyển hoá isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglucone đạt được cao nhất ở pH bằng
5,0 (daidzein có hàm lượng là 8,11 mg/100g và genistein có hàm lượng là 8,45 mg/100g). Ở
khoảng trên và dưới pH 5, hàm lượng genistein và daidzein đều giảm. Như vậy, giá trị pH sữa
đậu tương thích hợp cho enzym Sumizyme FP là 5,0.
3.1.2.3. Xác định nhiệt độ tối ưu của enzym Sumizyme FP
Các mẫu sữa đậu tương sau khi thuỷ phân tại những điều kiện nhiệt độ khác nhau
trong thời gian 180 phút được phân tích hàm lượng daidzein và genistein. Kết quả thu được
cho thấy hàm lượng daidzein và genistein đạt được cao nhất ở nhiệt độ 500C (8,11mg/100g và
8,45mg/100g tương ứng). Nhiệt độ cao hơn 50 oC có thể đã bất hoạt một phần enzyme khiến
hàm lượng các aglucone giảm xuống. Như vậy, nhiệt độ 50 0C là tối ưu cho hoạt tính thuỷ
phân của enzyme -glucosidase trong chế phẩm Sumizyme FP.
3.1.2.4. Xác định thời gian tối ưu cho quá trình thủy phân sữa đậu tương bằng chế phẩm
enzyme Sumizyme FP

hiệu suất chuyển hóa isoflavon (%)

100

88.25

89.26

4

6

92.61

90

80
65.78
70
49.63

60
50
40
30
20
1

2

8

Thời gian (h)

Hình 3.2. Hiệu suất chuyển hóa isoflavone trong sữa đậu tƣơng thủy phân bởi enzyme
Sumizyme FP theo thời gian
Kết quả trong hình 3.2 cho thấy hiệu suất chuyển hóa isoflavone đều tăng lên theo tỷ
lệ thuận với thời gian thủy phân từ 1 đến 8 h. Tuy nhiên, khi kéo dài thủy phân kéo dài thời

4


gian thủy phân hơn 4h thì sữa đậu tương xảy ra hiện tượng đông tụ và phân lớp, một biểu hiện
của sữa đậu tương bị hư hỏng. Do vậy, thời gian thủy phân sữa đậu tương thích hợp là 4h.
Sữa đậu tương thủy phân bởi enzyme Sumizyme FP với các điều kiện tối ưu có hàm
lượng các aglucone là 17,67 mg/100g (daidzein và genistein tương ứng là 8,52mg/100g và

8,87mg/100g) với hiệu suất chuyển hóa isoflavone đạt 88,25%.
3.2. Nghiên cứu nâng cao hàm lƣợng isoflavone aglucone trong sữa đậu tƣơng bằng
phƣơng pháp lên men
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất dịch sữa đậu tương đến sự chuyển hóa isoflavone
Hiệu suất chuyển hóa (%)

100
90
80
65.69

70
60.01
60

51.34

50
40

32.5

30
20
4

6

8

10

Hình 3.4. Hiệu suất chuyển
hóa
glycoside sang aglucone ở các nồng độ cơ chất lên men
Nồng độ cơ
chất (oBx)
ban đầu khác nhau
Hình 3.4 cho thấy ở nồng độ cơ chất ban đầu là 4, 6 và 8% thì tỷ lệ chuyển hóa tương
ứng là 51,4%; 60,1% và 65,7%. Điều đáng lưu ý là ở nồng độ cơ chất ban đầu 10%, hiệu suất
chuyển hóa của cả daidzin và genistin đều rất thấp, chỉ đạt 32,5%, mặc dù số lượng tế bào
trong quá trình lên men không có sự khác biệt nhiều so với các mẫu có nồng độ cơ chất ban
đầu là 4,6, 8 và 100Bx Từ những kết quả trên, lựa chọn nồng độ cơ chất 80Bx cho những
nghiên cứu tiếp theo.
3.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ giống vi khuẩn đến khả năng chuyển hóa isoflavone
Hàm lƣợng isoflavon (mg/100g)

16
14

12.85
11.45

11.31

12

10.5
10

9.26
7.94

8

7.2

7.07

6
4

Hình 3.5.
Hàm lƣợng isoflavone glucoside và isoflavone aglucone sau khi lên men với
2
0.5

1.0

1.5

2.0

các tỷ lệ giống khác nhauTỷ lệ giống (%)
Glycoside

Aglucone

Căn cứ vào kết quả minh họa ở hình 3.5 cho thấy rõ ràng là trong các mẫu lên men với
tỷ lệ giống khác nhau, hàm lượng isoflavon dạng aglucone thấp nhất ở mẫu cấy giống 0,5%

(7,20mg/100g). Khi tăng tỷ lệ giống cấy lên 1%, hàm lượng aglucone tăng lên 11,31mg/100g.
Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng tỷ lệ cấy giống lên 1,5% thì hàm lượng aglucone không tăng lên
lên nhiều (11,45mg/100g) và khi tăng tỷ lệ tiếp giống lên 2% thì hàm lượng aglucone không
những không tăng lên mà còn giảm đi, xuống còn 10,50mg/100g. Điều này chứng tỏ rằng tỷ
lệ cấy giống thấp hoặc cao hơn giá trị 1,0-1,5% đều ảnh hưởng không tốt đến khả năng
chuyển hóa glycoside sang aglucone của vi khuẩn Bacillus subtilis LH10 trong quá trình lên
men dịch sữa đậu tương.
3.2.3. Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến khả năng chuyển hóa isoflavone

5


Kết quả minh họa trong hình 3.6 cho thấy khả năng chuyển hóa isoflavone từ
glycoside sang aglycone của vi khuẩn B.subtilis LH10 đạt hiệu quả cao trong khoảng pH dịch
lên men ban đầu từ 6,0-7,0, tuy nhiên, hàm lượng aglucone đạt được cao nhất tại pH 6,5, là
11,92mg/100g. Tại giá trị pH bằng 7,0, mặc dù số lượng tế bào đạt được cao nhất (18,5 x
108CFU/ml) nhưng hàm lượng isoflavone aglucone lại thấp hơn so với hàm lượng aglucone
tại pH bằng 6,5 (chỉ đạt 10,73mg/100g). Do vậy, pH bằng 6,5 là giá trị tối ưu cho quá trình
lên men sữa đậu tương để nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone.

14

9.30

9.25

10
8

9.20

6
4

Log (tế bào/ml)

Hàm lƣợng isoflavone
(mg/100g)

12

9.15

2
0

9.10
6.0*

6.5

7.0

7.5

8.0

pH dịchđối
lên men
Ghi chú: * giá trị pH của mẫu
chứng, không điều chỉnh pH

Hình 3.6. Hàm lƣợng
isoflavone
glycoside,
aglucone và số lƣợng tế bào sau khi lên men ở
Glycoside
Aglucone
Log (tế bào/ml)
các giá trị pH ban đầu khác nhau
3.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng chuyển hóa isoflavone

Hàm lƣợng isoflavone (mg/100g)

14

Glycoside
Aglucone

12
10
8
6
4

Hình 3.7. Hàm lƣợng isoflavone
dạng glycoside và dạng aglucone của dịch sau khi lên
2
men ở điều kiện nhiệt độ khác nhau
37
0

40

42

45

Nhiệt độ lên men (oC)

Hình 3.7 cho thấy yếu tố nhiệt độ có ảnh hưởng rất quan trọng đến hàm lượng
aglucone tạo thành trong quá trình lên men. Nhiệt độ 40 - 42oC cho kết quả lên men rất tốt,
với hàm lượng aglucone trong dịch sau lên men là 12,16 mg/100g và 12,47mg/100g tương
ứng.
3.2.5. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến khả năng chuyển hóa isoflavone

6


Theo dõi sự chuyển hóa của isoflavone thông qua hàm lượng aglucone tạo thành và
hàm lượng glycoside giảm xuống trong suốt quá trình lên men ở các điều kiện đã xác định
như nồng độ cơ chất 8oBx, pH bằng 6,5, tỷ lệ tiếp giống 1,0% và nhiệt độ lên men 42 0C. Kết
quả được trình bày ở hình 3.8.

Hàm lƣợng isoflavon (mg/100g)

25
23.5
21.84

20

16.9

15

11.54
12.89
10

12.76
8.9

12.45

12.58

10.21

7.15
9.03

4.94

6.82
Hình 3.8. Hàm
lƣợng isoflavone glycoside
và aglucone sau khi lên men ở thời gian khác
5

nhau

1.49

1.6

0

4

4.71

4.52

28

32

0
8

12

16

20

24

Kết quả minh họa trênThờihình
gian (h)3.8 cho thấy hàm lượng aglucone tăng nhanh trong giai

đoạn từ 4-12h của quá trình lên men. Hàm lượng aglucone tăng từ 1,49 mg/100g lên 7,15
mg/100g, gấp gần 5 lần. Tuy nhiên, sau thời điểm 12h thì hàm lượng aglucone tăng chậm hơn
và đạt 12,18mg/100g sau 28h lên men. Đặc biệt sau 28h thì hàm lượng algucone tăng không
đáng kể, chỉ tăng 0,13mg/100g ở thời điểm 32h. Chính vì vậy, chúng tôi cho rằng chỉ nên kéo
dài thời gian lên men của vi khuẩn B.subtilis LH10 đến 28 h với hiệu suất chuyển hóa
isoflavone đạt 79,95% là phù hợp.
3.2.6. Ảnh hưởng của tốc độ sục khí vô trùng đến khả năng chuyển hóa isoflavone
Glycoside

Aglucone

Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của sục khí vô trùng đến hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng
glycoside sang aglucone trong quá trình lên men
Tốc độ sục khí vô trùng
(v.v.m)

Số lƣợng tế bào sau 12 h Hiệu suất chuyển hóa
lên men (tế bào/ml)
isoflavone (%)

8 x105
37,2
7
16 x 10
56,4
7
19,1 x 10
69,8
14,5 x 108
80,5

8
16,9 x 10
74,9
Kết quả ở bảng 3.9 cho thấy hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang
dạng aglucone của tất cả các mẫu có sục khí vô trùng trong quá trình lên men đều cao hơn
nhiều so với mẫu đối chứng không sục khí. Hiệu suất chuyển hóa đạt được cao nhất ở mẫu có
tốc độ sục khí 1,5 v.v.m (là 80,5%). Ở điều kiện này, số lượng tế bào sau 12 h lên men cũng
đạt được khá cao, là 14,5 x 108 tế bào/ml. Tốc độ sục khí cao 2,0 v.v.m dịch tuy có làm tăng
số lượng tế bào sau 12h lên men đến 16,9x108 tế bào/ml nhưng lại không làm tăng hiệu suất
chuyển hóa isoflavone, do vậy lựa chọn tốc độ cấp khí cho quá trình lên men là 1,5 v.v.m.
0
0,5
1,0
1,5
2,0

Tiến hành lên men trên cơ chất sữa đậu tương 8oBx bởi vi khuẩn B.subtilis LH10 trên
thiết bị lên men 5 lít Labo-controller MDL-8C với các điều kiện tối ưu đã được xác định.
Dịch sữa đậu tương lên men giàu isoflavone thu được có hàm lượng isoflavone tổng số và
aglucone là 17,03 mg/100g và 12,34 mg/100g, tương ứng. Hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ
dạng glycoside sang dạng aglucone đạt 79,91%. Dịch sữa lên men đậu tương này có thể sấy

7


phun tạo thành Bột đậu tương lên men giàu isoflavone dạng aglucone phục vụ cho công
nghiệp chế biến thực phẩm hoặc công nghiệp dược phẩm như sản xuất thực phẩm chức năng
giàu isoflavone có hoạt tính sinh học cao với tác dụng chống loãng xương, giảm cholesterol
trong máu,…
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận
Từ những kết quả nghiên cứu thu được, đề tài đã đưa ra được 2 giải pháp nâng cao
hiệu suất chuyển hóa isoflavone từ dạng glycoside sang dạng aglucone như sau:
1. Thủy phân sữa đậu tương với chế phẩm enzyme Sumizyme FP.
Điều kiện tối ưu của quá trình thủy phân được xác định là pH của sữa đậu tương: 5,0;
Nhiệt độ thủy phân: 500C; Nồng độ enzyme: 1,0% và thời gian thuỷ phân: 4 h. Hiệu suất
chuyển hóa isoflavone sau qúa trình thủy phân đạt 88,25%. Dịch sữa đậu tương thủy phân thu
được có hàm lượng protein cao (7,84%) và hàm lượng isoflavone dạng aglucone là 17,67
mg/100g.
2. Lên men sữa đậu tương với chủng vi khuẩn B.subtilis LH10.
Điều kiện lên men tối ưu được xác định là nồng độ cơ chất: 8 oBx; tỷ lệ cấy giống:
1,0%; pH sữa đậu tương ban đầu: 6,5; tốc độ khuấy: 150 vòng/phút; tốc độ sục khí vô trùng:
1,5 v.v.m, nhiệt độ lên men 42 oC trong thời gian 28h. Sữa đậu tương lên men thu được đạt
hàm lượng isoflavone dạng aglycone là 12,34mg/100g và hiệu suất chuyển hóa isoflavone đạt
79,91%.
Tùy theo điều kiện thiết bị và mục đích sản xuất mà chúng ta có thể lựa chọn một
trong hai giải pháp. Sữa đậu tương giàu isoflavone dạng aglucone có thể chế biến thành dạng
bột để làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến thực phẩm và dược phẩm.
Kiến nghị
Do thời gian thực tập có hạn, đề tài nghiên cứu một số giải pháp nâng cao hàm lượng
isoflavone dạng aglucone bằng lên men với vi khuẩn Bacillus subtilis LH10 mới chỉ thực hiện
ở quy mô phòng thí nghiệm. Nếu có thêm điều kiện, chúng tôi sẽ tiếp tục thực hiện nghiên
cứu xác định các điều kiện lên men tối ưu cho quá trình lên men sữa đậu tương bởi chủng
Bacillus subtilis LH10 trên quy mô pilot.
References
Tài liệu tiếng Việt

1. Niên giám thống kê (2011), Nhà xuất bản thống kê, Tổng cục thống kê.
2. Trương Hương Lan, Trần Thị Minh Hà, Lại Quốc Phong, Dương Văn Đồng, Ngô Anh
Tuấn (2006), Nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm isoflavon có hoạt chất sinh

học cao, ứng dụng cho sản xuất thực phẩm chức năng, Báo cáo Đề tài cấp Bộ.

3. Lê Xuân Phương (2001), Vi sinh vật học công nghiệp, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội.
Tài liệu tiếng Anh

8


4. Adlercreutz H., Fotsis T., Heikkinen R., et al. (1982), “Excretion of the lignans
enterolactone, enterodiol and equol in omnivorous and vegetarian women and in
women with breast cancer”, Lancet, 2, pp. 1295-9.

5. Adlercreutz H., Van der Wildt J., Attalla H., Wahala K., Makela J., Hase T., & Fotsis T.
(1995), ”Lignan and isoflavonoid conjugates in human urine”, J. Steroid Biochem.
Mol. Biol., 52, pp. 97 – 103.

6. AOAC (1990), Official Methods of Analysis, Arling ton, VA.
7. Arijmandi B.H., Alekel L., Hollis B.W., et al. (1996), “Dietary soybean protein prevents
bone loss in an ovariectomized rat model of osteoporosis”, J. Nutr., 126, pp.161-167.

8. Axelson M., Kirk D.N., Fairant R.D., Cooley G., Lawsin A.M., & Setchell K.D.R. (1982),
“The identification of the weak oestrogen equol 7-hydroxyl-3-(4’-hydroxyphenyl)
chroman in human urine”, Biochem. J., 201, pp. 353-357.

9. Bannwart C., Adlercreutz H., Fotsis T., Wahala K., Hase T., Brunow G. (1984),
“Identification of O-desmethylangolensin, a metabolite of daidzein, and of
matairesinol, one likely plant precursor of the animal lglycosidnan enterolactone, in
human urine”, Finn. Chem. Lett., 4-5, pp. 120-5.

10. Bayer T.A., Wirths O., Majtenyi K., Hartmann T., Multhaup G., Beyreuther K., Crech C.

(2001), “Key factors in Alzheimer’s disease:  – amyloid presursor protein processing
metabolism and intaneuronal transport”, Brain Pathol., 11, pp. 1-11.

11. Bhathena S.J., Valasquez M.T. (2002), “Beneficial role of dietary phytoestrogens in
obesity and diabetes”, Am. J. Clin. Nutr., 76, pp. 1191 – 1201.

12. Buchanan R.E., et al. (1974), Bergey’ manual of determinative bacteriology (Eighth
edition), Waverly press, USA, pp. 529 – 551.

13. Cassidy A. (1996), “Physiological effects of phytoestrogens in relation to cancer and other
human health risks”, Proc. Nutr. Soc., 55, pp. 399 – 417.

14. Carmignani L.O., Pedro A.O., Costa-Paiva L.H., Pinto-Neto A.M. (2010), “The effect of
dietary soy supplementation compared to estrogen and placebo on menopausal
symptoms: a randomized controlled trial”, Maturitas, 67(3), pp.262-269.

15. Chien H.L., Huang H.Y., & Chou C.C. (2006), “Transformation of isoflavone
phytoestrogens during the fermentations of soymilk with lactic acid bacteria and
bifidobacteria”, Food Microbiol., 23, pp.772-778.

9


16. Chiou T.Y., Lin Y.H., Su N.W., Lee M.H. (2010), “Beta-glucosidase isolated from
soybean okara shows specificity toward glucosyl isoflavones”, J. Agric. Food Chem.,
58(15), pp. 8872-8.

17. Choi Y.B., Kim K.S., Rhee J.S. (2002), “Hydrolysis of soybean isoflavone glycosides by
lactic acid bacteria”, Biotechnol. Lett., 24, pp. 2113 – 2116.

18. Chun J., Kim G.M., Lee K.W., Choi I.D., Kwon G.H., Park J.Y., Jeong S.J., Kim J.S., &
Kim J.H. (2007), “Conversion of isoflavone glucosides to aglycones in soymilk by
fermentation with lactic acid bacteria”, J. Food Sci., 72, pp.39-44.

19. Chun J., Kim J.S., & Kim J.H. (2008), “Enrichment of isoflavone aglycones in soymilk
fermented with single and mixed cultures of Streptococcus infantarius 12 and
Weissella sp.4, Food Chem., 109, pp.278-284.

20. Delmonte P., Perry J., Rader J.I. (2006), “Determination of isoflavones in dietary
supplements containing soy, Red Clover and kudzu: extraction followed by basic or
acid hydrolysis”, J. Chromatogr. A., 1107(1-2), pp. 59-69.

21. Donkor O.N., Nilmini S.L. I., Stolic P., et al. (2007), “Survival and activity of selected
probiotic organisms in set-type yoghurt during cold storage”, Int. Dairy J., 17, pp.657665.

22. Elkind-Hirsch K. (2001), “Effect of dietary phytoestrogens on hot flushes can soy based
proteins substitute for traditional estrogens replacement therapy”, Arch. Int. Med., 161,
pp. 1161 – 72.

23. Food and Agriculture Organization, 2011.
24. Fundamental Concepts in the safety assessment of foods containing soy isoflavones for
purpose of specified health use. Food Safety Commission of Specified Health Use,
Food Safety Commission Novel Foods Expert Commitee, May, 2006.

25. Hammond E.G., Johnson L.A., et al. (2005), Composition of Soybean: Soybean Oil, Iowa
State University Ames, Iowa, pp. 579.

26. Han Y., C.M. Parsons, and T. Hymowitz (1991), “Nutrional Evaluation of Soybeans
Varying in Trypsine Inhibitor Content”, Poultry Sci., 70, pp. 896-906.

27. Hemion S.M., et al. (2002), “Metabolism of isoflavones in human subjects”, Phytochem.
Rev., 1, pp.175-182.

28. Howes J.B., Sullivan D., Lai N., Nestel P., Pomeroy S., West L., Eden J.A., & Howes
L.G. (2000), “The effects of dietary supplementation with isoflavones from

10


menopausal women with mild to moderate hypercholesterolaemia”, Atheroaclerosis,
152, pp. 143 – 147.

29. Ibe S., Kumada K., Yoshiba M., Onga T. (2001), “Production of natto which contains a
hglycosidh level of isoflavone aglucones”, Nipp. Shok. Kag. Kog. Kai., 48, pp. 27 –
34.

30. Izumi T., Piskula M.K., Osawa S., Obata A., Tobe K., Saito M., Kataoka S., Kubota Y.,
Kikuchi M. (2000), “Soy isoflavone aglucones are absorbed faster and in higher
amounts than theirs glycosides in humans”, J. Nutr., 130, pp. 1695-1699.

31. Katekan D., Enkachai C., Arunee A. and Richard A. (2009), “Enhanced aglucone
production of fermented soybean products by Bacillus species”, Acta Biol. Szeged.,
53(2), 93 – 98.

32. King R. A., & Bignell C. M. (2000), “Concentrations of isoflavone phytoestrogens and
their glucosides in Australian soya beans and soya foods”, Aust. J. Nutr. Diet., 57, pp.
70 – 78.

33. Klump S. P., Allred M. C, MacDonald J. L., Ballam J. M (2001), “Determination of
isoflavones in soy and selected foods containing soy by extraction, saponification, and

liquid chromatography: Collaborative study”, J. AOAC Int., 84, pp. 1865 – 1883.

34. Kudou S., Flueury Y., Welti D., et. al. (1991), “Malonyl isoflavone glycosides in soybean
seeds (Glycine max MERILL)”, Agric. Biol. Chem., 55, pp. 2227-33.

35. Kumar S., Rekha and Sinha L.K. (2010), “Evaluation of quality characteristics of soy
based millet biscuits”, Adv. Appl. Sci. Res., 1(3), pp. 187-196.

36. Kuo L.C., Cheng W.Y., Wu R.Y., Huang C.J. and Lee K.T. (2006), “Hydrolysis of black
soybean isoflavone glycosides by Bacillus subtilis natto”, Appl. Microbiol., 73, pp.
314 – 320.

37. Kurzer M.S. (2000), “Hormonal effects of soy isoflavones: Studies in premenopausal and
postmenopausal women”, J. Nutr., 130, pp. 660-661.

38. Lim J.S., Jang C.H., et al. (2009), “Biotransformation of Free Isoflavones by Bacillus
species isolated from traditional Cheonggukjang”, Food Sci. Biotechnol., 8(4),
pp.1046-1050.

39. Liu K.S., F.T. Ortheofer, and E.A. Brown (1995), “Association of Seed Size with
Genotypic Variation in the Chemical Constituents of Soybeans”, J. Am. Oil. Chem.
Soc., 72, pp. 189-192.

11


40. Liu K.S. (1999), Soybeans: Chemistry, Technology, and Utilization, Klewer Academic
Publishers, New York.

41. Liu K. (2004), Soybean as functional foods and ingredients: AOCS Press., Champaign,

Illinois, USA.

42. Ma D.F., Quin L.Q., Wang P.Y., Katoh E. (2008), “Soy isoflavones intake increases bone
mineral density in the spine of menopausal women: meta-analysis of randomized
controlled trials”, Clin. Nutr., 27, pp. 57-64.

43. Miura T., Yuan L., Sun B., Fujii H., Yoshida M., Wakame K., Kosuna K. (2002),
“Isoflavone aglucone produced by culture of soybean extracts with Basisiomycetes
and its anti-angiogenic activity”, Biosci. Biotechnol. Biochem., 66, pp. 2626-2631.

44. Murkies A.L., Wilcox G., Davis S.R. (1998), “Phytoestrogens”, J. Clin. Endocrinol.
Metab., 83, pp. 297 – 303.

45. Murphy P.A., Song T., Buseman G., Barua K. (1997), “Isoflavones in soy-based infant
formula”, J. Arg. Food Chem., 45, pp. 4635 – 4638.

46. Nagata C., Tatatsuka N., Kurisu Y., Shimizu H. (1998), “Decreased serum total
cholesterol concentration is associated with high intake of soy products in Japanese
men and women”, J. Nutr., 128, pp. 209 – 13.

47. Nagata C., Shimizu H., Takami R., Hayashi M., Takeda N., Yasuda K. (2003), “Hot
flushes and other menopausal symptoms in relation to soy product intake in Japanese
women”, Climateric, 6, pp. 6 – 12.

48. Nestel P. (2003), “Isoflavones: their effects on cardiovasculas risk and functions”, Cur.
Opinion Lipodol, 14, pp. 3 – 8.

49. Obata A, et al. (2001), Process for production isoflavone aglycone – containing
composition, United States Patent No. 0010930, Aug.2, 2001.

50. Orf J.H. (1988), Modifying Soybean Composition by Plant Breeding, in Proceeding:
Soybean Utilization Alternatives, edited by L. McCann, University of Minnesota, St.
Paul, pp. 131.

51. Otieno D.O., Ashton J.F., and Shah N.P. (2006), “Evaluation of enzymic potential for
biotransformation of isoflavone phytoestrogen in soymilk by Bifidobacterium
animalis, Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus casei”, Food Res. Int., 39, pp.
394-407.

12


52. Otien D.O., Ashton J.F. & Shah N.P. (2007), “Isoflavone phytoestrogen degradation in
fermented soymilk with selected beta-glucosidase producing L.acidophilus strains
during storage at different temperatures”, Int. J. Food Microbiol., 115, pp. 79 -88.

53. Pham T.T., & Shah N.P. (2009), “Hydrolysis of isoflavone glycosides in soymilk by galactosidase and -glucosidase”, J. Food Biochem., 33, pp.38-60.

54. Piskula M.K., Yamakoshi J., & Iwai Y. (1999), “Daidzein and genistein but not their
glucosides are absorbed from the rat stomach”, FEBS Lett., 447, pp. 287 – 291.

55. Potter S. M., Baumm J. A., Teng H., Stillman R. J., Shay N.F., and Erdman J. W. Jr.
(1998), “Soy protein and isoflavones: their effects on blood lipids and bone density in
postmenopausal women”, Am. J. Clin. Nutr., 68, pp. 1375 – 1379.

56. Shelef L. A., Bahnmiller K. R., Zemel M.B., & Monte L.M. (1998), “Fermentation of
soymilk with commericial free – dried starter lactic cultures”, J. Food Process.
Preservation, 12, pp. 187-195.

57. Setchell K. D. R., Brown N. M, Desai P., Zimmer – Nechemias L., Wolfe B. E., Brasheas

W. T., Kirschner A. S., Cassidy A., & Heubi J. E. (2001), “Bioavailability of pure
isoflavones in healthy humans and analysis of commerial soy isoflavone
supplements”, J. Nutr., 131, pp.1362 – 1375.

58. Shen J.L, et al. (1994), Aglucone isoflavone enriched vegetable protein fiber, United
States Patent No.5,352,384, Oct.4, 1994.

59. Simopoulos A.P., Leaf A., Salem N. (1999), “Essentiablity of recommended dietary
intakes for omega – 6 and omega-3 fatty acids”, Ann. Nutr. Metab., 43, pp. 127 – 130.

60. Song T., Barua K., Buseman G., Murphy P.A. (1998), “Soy isoflavones analysis: Quality
control and a new internal standard”, Am. J. Clin. Nutr., 68, pp. 1474 – 1479.

61. Raimodi S., Roncaglia L., De Lucia M., Amaretti A., et al. (2009), “Bioconversion of soy
isoflavones daidzin and daidzein by Bifidobacterium strains”, Appl. Microbiol.
Biotechnol., 81, pp.943-950.

62. Ribeiro M.L.L., Mandarino J.M.G., Panizzi M.C.C., Oliveira M.C.N., Campo C.B.H.,
Nepomuceno A.L., (2007), “Isoflavone content and beta glucosidase activity in
soybean cultivars of different maturity groups”, J. Food Compos. Anal., 20(1), pp. 1924.

63. Ryowon C., Lee J.Y., Lee H.O., Chung S.J., Cho M.R., Kim J.Y., Lee I.H. (2004), “The
long term effects of soy-based formula on isoflavone concentration of plasma and

13


urine, and growth and recognition development at 10 and 20 months old infants”, Asia
Pac. J. Clin. Nutr., 13, pp.123.

64. Teede H.J., Dalais F.S., Kotsopoulos D., Liang Y.L., Davis S., Mc Grath B.P. (2001),
“Dietary soy has both beneficial and potentially adverse cardiovascular effects: a
placebo-controlled study in men and postmenopausal women”, J. Clin. Endocrinol
Metab., 86, pp. 3053 – 60.

65. Tsanglis D., Ashton J.F., Mc Gill A.E.J., & Shah N.P. (2002), “Enzymic transformation
of

isoflavone

phytoestrogens

in

soymilk

by

beta-glucosidase

producing

Bifidobacteria”, J. Food Sci., 67, pp. 3104-3113.

66. USDA National Nutrient Database for Standard Reference. Release 22. Nutrient Data
Laboratory home page, USDA, Agricultural Research Service; 2009.

67. Wang H.J., Murphy P.A. (1994), “Isoflavone content in commercial soybean foods”, J.
Agric. Food Chem., 42, pp. 1666 – 1673.

68. Wang H.J. and Murphy P.A. (1996). “Mass balance study of isoflavones during soybean
processing”, J. Agric. Food Chem., 44, pp. 2377-2383.

69. Wang G., Kuan S.S., Francis O.J., Ware G.M., & Carman A.S. (1990), “A simplified
HPLC method for the determination of phytoestrogens in soybean and its processed
products”, J. Agric. Food Chem., 38, pp.185-190.

70. Wei Q.K., Chen T.R., & Chen J.T. (2007), “Using of Lactobacillus and Bifidobacterium
to product the isoflavone aglucones in fermented soymilk”, Int. J. Food Microbiol.,
117, pp. 120-124.

71. Wei Q.K,, Chen T.R. and Chen J.T. (2008), “Use of Bacillus subtilis to enrich isoflavone
aglucones in fermented natto”, J. Science Food Agric., 88, pp. 1007 – 1011.

72. Wu A.H., Yu M.C., Tseng C.C., Pike M.C. (2008), “Epidemiology of soy exposures and
breast cancer risk”, Br. J. Cancer, 98, 9-14.

73. Xu X., Wang H.J., Murphy P.A., Cook L., Hendrich S. (1994), “Daidzein is more
bioavailable soymilk isoflavone than is genistein in adult women”, J. Nutr., 124, pp.
825 – 823.

74. Xu D. H., J. Abe J. Y., Gai and Y. Shimamoto (2002), “Diversity of chloroplast DNA
SSRx in wild and cultivated soybeans. Evidence for multiple origins of cultivated
soybean”, Theor. Appl. Genet, 105, pp. 645 – 653.

14


75. Yamabe S., Kazuo kobayashi-Hattori K., Kaneko K., Endo H., Takita T. (2007). “Effect
of soybean varieties on the content and composition of isoflavone in ria-koji miso”,

Food Chem., 100, pp. 369-374.

76. Yin, L. J., Li, L. T., Li, Z. G., Tatsumi, E., & Saito, M. (2004). “Changes in isoflavone
contents and composition of sufu (fermented tofu) during manufacturing”, Food
Chem., 87(4), pp. 587-592.

77. Zhang Y., Wang G., et al. (1999), “Urinary disposition of the soybean isoflavones
daidzein, genistein and glycitein differs among humans with moderate facel isoflavone
degredation activity”, J. Nutr., 129, 957-962.

78. Zhou X. G., Melby M.K., Watanabe S. (2004). “Soy isoflavone intake lowers serum
LDL- cholesterol: A meta-analysis of 8 randomized controlled trials in humans”,
J.Nutr., 134, pp. 2395-2400.

15